UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
ELABORACIÓN DE QUESO FRESCO CON PROBIÓTICOS
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
ANDREA LORENA PAZMIÑO MENDOZA
DIRECTOR: ING. MANUEL CORONEL
DECLARACIÓN
Yo ANDREA LORENA PAZMIÑO MENDOZA, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________ Lorena Pazmiño
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Elaboración de queso fresco con Probióticos”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por Lorena Pazmiño, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Ing. Manuel Coronel DIRECTOR DEL TRABAJO
DEDICATORIA
Dedico este logro con cariño, a las personas más importantes en mi vida, Mi Familia.
AGRADECIMIENTO
Mi agradecimiento en primer lugar a Dios, por ser mi soporte y darme la fortaleza y sabiduría para alcanzar con éxito este gran sueño. A Mis padres Marco y Josefa, por brindarme su tiempo y dedicación y ayudarme a culminar mis estudios. Gracias por su apoyo incondicional, no lo
hubiera podido lograr sin ustedes.
A mis hermanos Marco y Ximena, por ser mis mejores amigos. Gracias por sus consejos y palabras de aliento.
A Mi hijo Esteban, por ser mi mayor inspiración y ejemplo de lucha. Tu sonrisa y palabras de aliento me llenaron con ganas de seguir adelante. Gracias por
enseñarme que nada es imposible de alcanzar.
A mi esposo Luis, por motivarme y estar a mi lado en los momentos más difíciles. Gracias por tu paciencia y cariño, por ser mi compañero de lucha y por
creer en mí.
A mi Director de tesis, Ing. Manuel Coronel por el tiempo y esfuerzo dedicado en la elaboración de este proyecto. Gracias por su apoyo y motivación, por los
conocimientos y experiencias compartidas.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN X
ABSTRACT XI
1. INTRODUCCIÓN 1
2. MARCO TEÓRICO 3
2.1. LA LECHE 3
2.1.1. COMPOSICIÓN DE LA LECHE DE VACA 3 2.1.2. PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DE LA LECHE 4 2.1.3. CALIDAD DE LA LECHE PARA ELABORAR QUESOS 5 2.1.4. ADITIVOS UTILIZADOS PARA ELABORAR QUESOS 6
2.2. El QUESO 7
2.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS QUESOS 8
2.2.1.1. Por su dureza 8
2.2.1.2. Por el contenido graso (en el extracto seco) 8 2.2.1.3. Características de maduración 9
2.2.2. COMPOSICIÓN DEL QUESO 9
2.2.3. VALOR NUTRITIVO DEL QUESO 10
2.2.4. TECNOLOGÍA DEL QUESO 10
2.2.4.1. Coagulación 10
ii PÁGINA
2.2.4.4. Salado 11
2.2.4.5. Maduración 12
2.2.5. COAGULANTES USADOS EN QUESERÍA 12
2.2.6. QUESO FRESCO 13
2.2.6.1. Origen de la contaminación de patógenos en el queso 13 2.2.6.2. Parámetros microbiológicos 14 2.2.6.3. Vida útil del queso fresco 14
2.3. BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS 15
2.3.1. CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS (BAL) 15 2.3.2. FUNCIÓN DE BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS EN
PRODUCTOS LÁCTEOS 16
2.3.3. BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS EN LA ELABORACIÓN DE
QUESO 17
2.3.3.1. Cultivos DVS 17
2.3.4. BACTERIAS (BAL) Y LA PRODUCCIÓN DE
BACTERIOCINAS 19
2.4. ALIMENTOS FUNCIONALES 20
2.4.1. ALIMENTOS FUNCIONALES FOSHU 21
2.4.2. PROBIÓTICOS 22
2.4.2.1. Consideraciones ecológicas de la flora intestinal 23 2.4.2.2. Mecanismo de acción de los Probióticos 24
2.4.2.3. Características 25
2.4.2.4. Beneficios de los Probióticos para la salud 25 2.4.2.5. Requisitos de selección de Probióticos 27 2.4.2.6. Manejo de Probióticos en los alimentos 28 2.4.2.7. Evaluación de los Probióticos en el etiquetado de
alimentos 29
2.4.2.8. Factores que afectan la viabilidad de los Probióticos
iii PÁGINA
2.4.2.9. Microorganismos utilizados como agentes Probióticos 30
2.5. QUESOS PROBIÓTICOS 31
2.5.1. ANTECEDENTES 31
2.5.2. VIABILIDAD DE PROBIÓTICOS EN QUESERÍA 32
2.6. GÉNERO Lactobacillus 33
2.6.1. GENERALIDADES 33
2.6.2. LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS 35 2.6.2.1. Lactobacillus acidophilus: Bondades y Beneficios 35 2.6.2.2. Aplicaciones tecnológicas en la elaboración de quesos 36
3. METODOLOGÍA 37
3.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA (LECHE) PARA
ELABORAR QUESO CON PROBIÓTICOS 37 3.1.2. PRUEBAS FÍSICO-QUIMICAS 37 3.1.2.1. Determinación de densidad 37 3.1.2.2. Determinación del pH 38 3.1.2.3. Determinación de acidez titulable 38 3.1.2.4. Prueba de Alcohol 38 3.1.3. CONTROL MICROBIOLÓGICO (TIEMPO DE REDUCCIÓN
DE AZUL DE METILENO) 38
3.2. ELABORACIÓN DEL QUESO FRESCO CON PROBIÓTICO 39 3.2.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL
QUESO FRESCO CON PROBIÓTICO 40 3.3. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS Y FÍSICO-QUÍMICOS DEL
iv PÁGINA
3.3.2. ANÁLISIS ACIDEZ Y PH 43
3.3.3. DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO 44 3.4. RECUENTO DEL Lactobacillus acidophilus LA-5 EN EL QUESO
FRESCO CON PROBIÓTICOS 44
3.5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 45
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 46
4.1. CARACTERIZACIÓN DE MATERIA PRIMA (LECHE) PARA
ELABORAR QUESO FRESCO CON PROBIÓTICOS 46 4.1.1. PRUEBAS FÍSICO-QUÍMICAS 46 4.1.2. CONTROL MICROBIOLÓGICO (TIEMPO DE REDUCCIÓN
DE AZUL DE METILENO) 47
4.2. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS Y FÍSICO-QUÍMICOS DEL
QUESO FRESCO CON PROBIÓTICOS 48 4.2.1. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS 48
4.2.2. ANÁLISIS ACIDEZ Y PH 52
4.2.3. DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO 56 4.3. RECUENTO DEL Lactobacillus acidophilus LA-5 EN EL QUESO
FRESCO CON PROBIÓTICOS 58
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 64
5.1. CONCLUSIONES 64
v PÁGINA
BIBLIOGRAFÍA 66
vi
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Composición química de la leche de diferentes razas de
vaca 4
Tabla 2. Requisitos fisicoquímicos de la leche 5 Tabla 3. Composición química de diferentes tipos de quesos 9 Tabla 4. Requisitos microbiológicos del queso fresco 14 Tabla 5. Bacterias lácticas usadas en la elaboración de quesos 19 Tabla 6. Propiedades de los alimentos funcionales 21 Tabla 7. Principales mecanismos de acción de los Probióticos 24 Tabla 8. Probióticos con efectos beneficiosos para la salud
demostrados mediante ensayos clínicos en humanos 27 Tabla 9. Microorganismos Probióticos 31 Tabla 10. Tiempo de reducción de azul de metileno 39 Tabla 11. Esquema del experimento para la elaboración de queso
fresco con probióticos (Lactobacillus acidophilus LA-5) 39 Tabla 12. Resultados de las pruebas fisicoquímicas en la leche
cruda 46
Tabla 13. Resultados del tiempo de reducción de azul de metileno
(TRAM) de la leche cruda 47 Tabla 14. Recuento microbiológico tratamiento P1 al día 1, 10 y 20
de almacenamiento a ± 4 °C 49 Tabla 15. Recuento microbiológico tratamiento P2 al día 1, 10 y 20
de almacenamiento a ± 4 °C 49 Tabla 16. Análisis recuento de Enterobacterias de los tratamientos
P1 y P2 en los días 1, 10 y 20 de almacenamiento ± 4 °C 50 Tabla 17. Acidez en % de ácido láctico en los quesos de los
tratamientos P1 y P2, durante los días 1, 10 y 20 de
vii PÁGINA
Tabla 18. Análisis de Ph de los quesos de los tratamientos P1 y P2
durante los días 1, 10 y 20 de almacenamiento a ± 4 °C 53 Tabla 19. Rendimiento quesero práctico obtenido en los quesos de
los tratamientos P1 y P2 57
Tabla 20. Recuento del Probiótico (Lactobacillus acidophilus LA-5) Tratamientos P1 y P2 en los días 1, 10 y 20 de
viii
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Características de los Probióticos 25 Figura 2. Esquema del proceso de elaboración del queso fresco con
Probióticos 42
Figura 3. Análisis microbiológico (Enterobacterias) para los tratamientos P1 y P2 al día 1, 10 y 20 de
almacenamiento a ± 4 °C 51
Figura 4. Análisis % acidez para los tratamientos P1 y P2 al día 1, 10 y 20 de almacenamiento a ± 4 °C 54 Figura 5. Análisis de ph para los tratamientos P1 y P2 al día
1, 10 y 20 de almacenamiento a ± 4 °C 55 Figura 6. Análisis del recuento de Lactobacillus acidophilusLA-5
para los tratamientos P1 y P2 al día 1, 10 y 20 de
ix
ÍNDICE DE ANEXOS
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ANEXO I.
Ficha técnica cultivo Probiótico (Lactobacillus acidophilus LA-5) CHR- HANSEN 76 ANEXO II.
Ficha técnica cultivo iniciador (Lactococcus lactis spp.lactis y spp.
cremoris) CHR-HANSEN 79
ANEXO III.
Análisis microbiológico y acidez del queso con cepa mixta (P1) 83 ANEXO IV.
x
RESUMEN
El queso fresco con Probiótico, es un tipo de alimento que puede ser vehículo de bacterias, consideradas benéficas para el equilibrio de la microflora del Tracto gastro Intestinal (TGI) del consumidor. El objetivo de este trabajo fue elaborar un queso fresco con la adición de Probióticos (Lactobacillus acidophilus). Se plantearon dos tratamientos P1 y P2, utilizando dos tipos de cepa: Mixta (Lactobacillus acidophilus LA-5 + Lactococcus lactis, spp. lactis y
Lactococcus lactis, spp. cremoris) y Pura (Lactobacillus acidophilus LA-5). Se caracterizó la materia prima acorde con la norma INEN 009 (leche cruda); se estudió el efecto del tipo de cepa sobre las propiedades fisicoquímicas y parámetros microbiológicos, en relación con la Norma INEN 1528, y la viabilidad del Probiótico, en los quesos durante los días 1, 10 y 20 de almacenamiento (± 4 °C). El queso fresco elaborado con cepa pura, mostró que las poblaciones se mantuvieron viables, superando el recuento mínimo (106
xi
ABSTRACT
The probiotic fresh cheese, is a type of food that can be a vehicle for bacteria considered beneficial for the balance of the microflora of the gastro Intestinal Tract (TGI) consumer. The aim of this work was to develop a fresh cheese with the adittion of probiotics (Lactobacillus acidophilus). Two treatments P1 and P2 were raised, using two types of strain: Mixed (Lactobacillus acidophilus LA-5 + Lactococcus lactis spp lactis and Lactococcus lactis spp cremoris) and Pure
(Lactobacillus acidophilus LA-5). The raw material according INEN 009 (raw milk) rule was characterized; the strain rate effect on the physicochemical properties and microbiological parameters in relation to the Standard INEN 1528, and the viability of the Probiotic cheese was studied on days 1, 10 and 20 of storage (± 4 °C). The fresh cheese made from pure strain showed that populations remained viable, exceeding the minimun count (106 ufc/g), normed
1
1. INTRODUCCIÓN
El concepto inicial de Probiótico, se limitaba a la aplicación en la alimentación de animales, sin embargo los continuos estudios sobre el comportamiento de estos microorganismos, generaron diversas definiciones, basándose en el papel de estos microorganismos (efectos benéficos) sobre la salud humana. Actualmente se continua investigando el metabolismo de estas bacterias, para determinar su aplicación en productos probióticos (Astiasarán, Lasheras, Ariño & Martínez, 2003).
Los Probióticos son microorganismos vivos, que al ser consumidos como parte de un alimento, aportan efectos benéficos en la salud del huésped (FAO, 2006). Se conoce que mejoran las condiciones de salud del consumidor, por su acción reguladora sobre la microbiota intestinal (Cáceres & Gotteland, 2010).
Se recomienda el uso de Probióticos en productos lácteos, debido a que estos mejoran la digestibilidad de la leche (intolerancia a la lactosa), controlan las infecciones intestinales causadas por microorganismos patógenos (equilibran microflora del colon), reducen la aparición de tumores en el colón (estimulación sistema inmunológico), reducen los niveles de colesterol en la sangre (actividad hipocolesterolémica) (Hernández, 2003).
En los últimos años se han realizado diversos ensayos con el uso de Probióticos (Lactobacillus y Bifidobacterias). Los quesos, son considerados el mejor vehículo de probióticos en relación a las leches fermentadas, por tener un pH alto y potencial redox bajo, que a su vez influye en los requerimientos de oxígeno de los cultivos Probióticos. Además la matriz sólida del queso, protege a estos microorganismos por su paso por el tracto gastro intestinal (TGI). La inoculación de Lactobacillus acidophilus, en queso Minas (queso blando), se registró una población de 106 ufc/g a los 21 días de maduración. El queso
2 al término de 60 días de almacenamiento, no presentó pérdida en la viabilidad (Mercanti, 2007).
Los Probióticos, para que ejerzan su acción benéfica sobre la salud del consumidor, deben ser ingeridos en un nivel de 108 a 109 ufc/día, para lo cual
se recomienda ingerir mínimo 100 g diarios de productos que contengan probióticos, en una concentración de 106 o 108 ufc/g, para alcanzar una mayor
concentración de estos microorganismos y lograr su supervivencia durante su paso por el TGI (Boza, Morales & Henderson, 2010).
El presente trabajo tiene como propósito, obtener un alimento que será un medio favorable para el transporte de microorganismos Probióticos (Lactobacillus acidophilus). El queso fresco con Probióticos, posee mayores ventajas sobre los quesos comerciales, por su valor funcional, al contener microorganismos vivos que, como se citó anteriormente, brindan efectos benéficos al consumidor, además tiene un tiempo de vida útil más prolongado (20 días).
El objetivo general del presente trabajo es la Elaboración de queso fresco con probióticos. Como objetivos específicos se tiene:
Caracterizar la materia prima
Realizar los análisis microbiológicos y físico-químico del queso fresco con Probióticos obtenidos en cada tratamiento, durante los días 1, 10 y 20 de almacenamiento.
3
2. MARCO TEÓRICO
2.1. LA LECHE
“La Leche es el producto integro, sin adición ni sustracción alguna, exento de calostro, obtenido por el ordeño higiénico, completo, de vacas sanas y bien
alimentadas.” (INEN NTE 009, 2012).
También, “La leche es la secreción mamaria normal de animales lecheros obtenida mediante uno o más ordeños sin ningún tipo de adición o extracción,
destinada al consumo en forma de leche líquida o a la elaboración ulterior.”
(CODEX STAN 206, 1999).
Según Hernández (2003) es un líquido, producido por las glándulas mamarias de las hembras de los mamíferos, después del nacimiento de las crías. Es de sabor dulce, color blanco y opaco, tiene un pH cercano a 7; compuesta de agua, grasa, proteínas, lactosa y ceniza, además de otros componentes presentes en cantidades mínimas.
2.1.1. COMPOSICIÓN DE LA LECHE DE VACA
4 La composición Química de la leche, varía entre las diferentes razas lecheras como se observa en la Tabla 1.
Tabla 1.Composición Química de la leche de diferentes razas de vaca
Raza Agua Grasa Proteínas Lactosa Cenizas Holstein 88.1 3.4 3.1 4.6 0.71
Ayshire 87.3 3.9 3.4 4.4 0.73
Suiza café 87.3 3.9 3.3 4.6 0.72
Guernsey 86.3 4.5 3.6 4.7 0.75
Jersey 85.6 5.1 3.7 4.7 0.74 (Badui, 2006)
La leche posee además vitaminas liposolubles: (A, D, E, K), resistentes al calor y se hallan en la fracción de materia grasa. Por otro lado, también están las Vitaminas Hidrosolubles: (B1 y B2), las más abundantes y la B12, que se encuentran en la fase acuosa (Paniagua, 2008).
2.1.2. PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DE LA LECHE
5 Tabla 2. Requisitos fisicoquímicos de la leche
Requisitos Unidad MIN. MAX.
Densidad Relativa:
-
a 15 °C 1.029 1.033
A 20 °C 1.028 1.032
Materia grasa %(fracción de masa) 3.0 - Acidez titulable como ácido
láctico %(fracción de masa) 0.13 0.17
Sólidos totales %(fracción de masa) 11.2 - Sólidos no grasos %(fracción de masa) 8.2 -
Cenizas %(fracción de masa) 0.65 -
Punto de congelación (punto crioscócico
°H -0.536 -0.512
°C -0.555 -0.530
Proteínas %(fracción de masa) 2.9 -
Ensayo de reductasa (azul de metileno)
H 3 -
Para leche destinada a pasteurización: No se coagulará por la adición de un volumen igual de alcohol neutro de 68% en peso o 75% en volumen; y para la leche destinada a ultrapasteurización: no se coagulará por la adición de un volumen igual de alcohol neutro de 71% en peso 0 78% en volumen.
Prueba de alcohol - Negativo
Presencia de conservantes - Negativo
Presencia de neutralizantes - Negativo
Presencia de adulterantes - Negativo
Grasas vegetales - Negativo
Suero de leche - Negativo
Prueba de brucelosis - Negativo
(INEN NTE 009, 2012)
2.1.3. CALIDAD DE LA LECHE PARA ELABORAR QUESOS
Según Inda (2000), el potencial de la leche destinada a la elaboración de quesos, está relacionado a factores como: el contenido de grasa, la calidad sanitaria y microbiológica, que influye en la degradación parcial de grasas y proteínas, lo que representa una disminución en el rendimiento quesero; pero principalmente el contenido de proteínas (caseínas), que por acción del cuajo y acidez se coagulan reteniendo toda la humedad del queso.
6 coagulada por el cuajo y la composición) y microbiológica. En general una leche de calidad está definida por su aptitud para generar buenos rendimientos queseros (Tornadijo, Marra, García Fontán, Prieto, & Carballo, 1998).
2.1.4. ADITIVOS UTILIZADOS PARA ELABORAR QUESOS
De acuerdo con Rea (2011), los aditivos utilizados en la elaboración de quesos son:
Nitratos: Su aplicación está destinada a la elaboración de quesos maduros, limitando hinchazón por la presencia de microorganismos coliformes.
Ácidos orgánicos: Se utiliza en la elaboración de quesos por coagulación ácida, sin la presencia de cultivos iniciadores
Sal: Incrementa el tiempo de vida útil del queso al reducir la actividad de agua, limitando el crecimiento microbiano.
Colorantes: El colorante más utilizado es el achiote (Bixa orellana) para dar color amarillo a los quesos.
Cloruro de Calcio: Permite obtener una cuajada más firme, disminuye el tiempo de coagulación, por lo que influye en el rendimiento quesero.
7 y demás componentes de la leche. Se debe aplicar 20 minutos antes de la coagulación.
La cantidad a añadir no debe exceder el 0,02% en peso, en relación al peso de la materia prima (Inda, 2000).
2.2. El QUESO
La norma NTE 1528 (INEN, 2012) define al queso como el producto madurado blando, semiduro, duro o extra duro, que puede estar recubierto, y en el que la relación de proteína de suero de leche/ caseína no sea superior que la de la leche, obtenido por:
a) Coagulación total o parcial de la proteína de la leche, leche desnatada, parcialmente desnatada, crema de leche, suero de leche, o cualquier combinación de estos materiales, a través de la cocción del cuajo u otros agentes coagulantes adecuados. El contenido de proteína del queso será más alto que el nivel de proteína de la mezcla de los materiales de la leche de la que se elaboró el queso; y /o
b) Técnicas de procesamiento que comportan la coagulación de la proteína de la leche y/o productos obtenidos de la leche que dan un producto final con similares características físicas, químicas y organolépticas como el producto definido en (a)
“El queso puede definirse como un alimento lácteo obtenido por la coagulación enzimática de la leche con la subsecuente separación del suero.” (García,
Quintero & López, 2004).
8 obtiene por coagulación enzimática, por acción de enzimas como la renina o quimosina (origen animal) provenientes del estómago especialmente de ternera, hidrolizan la caseína (Hernández, 2003).
2.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS QUESOS
Según Norma NTE 0062 (INEN, 1973) los quesos se clasifican de acuerdo a su dureza, contenido graso y características de maduración:
2.2.1.1. Por su dureza
Duros: Contenido de humedad sin materia grasa igual o menor a 55%.
Semiduros: Contenido de humedad sin materia grasa mayor a 55%.
Blandos: Contenido de humedad in materia grasa igual o mayor a 65%
2.2.1.2. Por el contenido graso (en el extracto seco)
Grasos: Contenido graso igual o mayor de 60%.
Extragrasos: Contenido graso menor de 60% y mayor o igual 45%.
Semigrasos: Contenido graso menor de 45% y mayor o igual 25%.
Pobres en grasa: Contenido graso menor a 25% y mayor de 10%.
9 2.2.1.3. Características de maduración
Maduros: Después de ser fabricados no pueden ser consumidos, requieren de tiempos prolongados de almacenamiento bajo condiciones que generen cambios sensoriales deseados.
Sin madurar: Después de su fabricación pueden ser consumidos, no requieren de tiempos condiciones que generen cambios sensoriales.
2.2.2. COMPOSICIÓN DEL QUESO
Los quesos en general, en su composición poseen proteínas de alto valor biológico (15%-35%), grasa (11% a 50%), hidratos de carbono en menor cantidad como se observa en la Tabla 3. En los quesos menos grasos se destacan las Vitaminas B2 y niacina, como además en los quesos grasos se
encuentran las Vitaminas A y D. Los quesos, también poseen sales minerales como sodio, fósforo y calcio, este último en mayores cantidades (Astiasarán, et al., 2003).
Tabla 3. Composición Química de diferentes tipos de Quesos
Tipo de Queso
(100g) kcal
Proteínas (g) H. C (g) Grasas (g) Agua (ml) Queso fresco 121 8.2 3.1 8 77.9 Queso cottage 96 13.6 1.4 4 78.8 Crema y Philadelphia 313 8.4 - 31 58
Brie 318 18.9 - 26.9 48.6 Edam 331 25.5 - 25.4 43.8 Blue Stilton 409 22.3 0.1 35.5 38.6 Queso cheddar 412 25.5 0.08 34.4 37.5 Parmesano 449 38.6 - 32.7 18.4
10 2.2.3. VALOR NUTRITIVO DEL QUESO
Vásquez, De Cos & López-Nomdedeu (2005) mencionan que, el queso es conocido como un producto lácteo, consumido alrededor del mundo por su valor nutritivo y por su agradable sabor, se compone de proteínas, de alto valor biológico, vitamina A y minerales como el calcio y el fósforo, su consumo medio es recomendable que sea 25g al día en especial por mujeres embarazadas y niños.
2.2.4. TECNOLOGÍA DEL QUESO
Chamorro & Losada (2002), señalan que la transformación de la leche en queso comprende las siguientes etapas:
2.2.4.1. Coagulación
De acuerdo con Paniagua (2008), la coagulación de la leche se da de dos maneras:
Coagulación ácida: Adicionando ácido láctico el cual actúa sobre los micela (Partículas que se hallan en suspensión coloidal, formada por las caseínas en forma de fosfocaseinato de calcio) desmineralizándolos.
11 El cuajado da lugar a que se desarrollen los microorganismos lácticos, el ácido láctico que estas producen desnaturaliza la caseína (proteína de la leche) dando lugar a una precipitación (Ingraham & Ingraham, 1998).
2.2.4.2. Corte del coagulo o cuajada
El corte del coagulo acelera la eliminación de una mayor cantidad de suero (García, et al., 2004). La agitación mecánica, el calentamiento gradual y la acción bacteriana permiten el desuerado o eliminación del lactosuero de la cuajada de caseína (Gil, 2010).
2.2.4.3. Moldeado y prensado
Paniagua (2008) menciona, que el moldeado tiene como finalidad hacer que los granos de la cuajada se adhieran y tomen la forma del molde. Por otro lado, el prensado elimina el suero restante y endurece la cuajada, se lo puede realizar con la presión que ejerce su propia masa (autoprensado) en intervalos de 15-30 minutos por cada lado y posteriormente de 1 a 2 horas, o aplicando fuerza externa con utilizando prensas horizontales y verticales de palanca.
2.2.4.4. Salado
12 2.2.4.5. Maduración
Durante la etapa de maduración los quesos a excepción de los quesos frescos, se someten a un proceso de secado (eliminación de humedad), en donde se generarán cambios organolépticos (sabor, olor, textura), por acción de microorganismos favorables y factores como, humedad, pH, temperatura, contenido de sal, entre otros. La hidrólisis cumple un papel importante en la maduración, interviene además del sabor, en la textura y aspecto del queso. Tiene lugar por el cuajo residual y las proteasas microbianas, degradando las proteínas en péptidos y aminoacidos (Gil, 2010).
2.2.5. COAGULANTES USADOS EN QUESERÍA
De acuerdo con Romero & Mestres (2004), coagulantes de la leche se clasifican en:
Cuajos de origen Animal: Principio activo (quimosina y pepsina)
Cuajos de origen vegetal: Principio activo proteinasas de especies de cardo (Cynara cardúnculus, Cynara humilis) e higuera (Ficus carica).
13 2.2.6. QUESO FRESCO
“Es el queso, no madurado, ni escaldado, moldeado, de textura relativamente firme, levemente granular, preparado con leche entera, semidescremada,
coagulada con enzimas y/o ácidos orgánicos, generalmente sin cultivos
lácticos. También se designa como queso blanco.” (INEN NTE 1528, 2012).
“Producto elaborado a base de leche pasteurizada, entera, parcialmente descremada o la mezcla pasteurizada de leche fresca entera con sólidos
totales de leche o derivados lácteos, adicionada o no de fermentos lácticos,
sometida a la acción del cuajo u otros coagulantes aprobados por la autoridad
sanitaria competente, que después del escurrido parcial del suero da origen a
un producto sólido, el cual está listo para el consumo poco después de su
fabricación.” (COVENIN 3821, 2003).
2.2.6.1. Origen de la contaminación de patógenos en el queso
14 2.2.6.2. Parámetros microbiológicos
Los parámetros microbiológicos se determinan de acuerdo a lo establecido por la Norma NTE 1528 (INEN, 2012). En la Tabla 4, se presentan los requisitos que deben cumplir los quesos frescos.
Tabla 4. Requisitos microbiológicos del queso fresco
Requisitos m M
Enterobacterias, ufc/g 2x102 103
Escherichia coli , ufc/g <10 10
Staphylococcus aureus ufc/g 10 102
Listeria monocytogenes/25 g Ausencia
-Salmonella en 25 g Ausencia
-(NTE 1528 INEN, 2012)
2.2.6.3. Vida útil del queso fresco
15
2.3. BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS
Monroy, Castro, Fernández, & Mayorga (2009) y Baqueiro (2004), concluyeron que son microorganismos Gram-positivos, fermentadoras de carbohidratos siendo su principal característica la producción de ácido láctico, son anaerobios facultativos, utilizan la lactosa como fuente de carbono, vitaminas sales, ácidos grasos, usan caseínas como fuente de nitrógeno, no pueden asimilar el nitrógeno inorgánico, son capaces de degradar proteínas y péptidos para satisfacer sus necesidades de crecimiento. Se encuentran en hábitats ricos en carbohidratos solubles, con bajos niveles de oxígeno como en la leche y productos lácteos, cárnicos, vegetales fermentados, pero también forman parte del tracto gastrointestinal del hombre y los animales.
La actividad metabólica de las bacterias ácido lácticas mejoran la calidad nutritiva del producto debido a que realizan una pre digestión de la lactosa, disminuyendo así el pH por la producción de ácido láctico, esto ayuda a la digestión de lactosa en el huésped. Se produce también una actividad proteólitica que degrada la caseína produciendo a su vez, coagulación que da lugar a la textura del producto. También se generan péptidos y aminoácidos que son más asimilables por el organismo (Sanz, Collado, & Dalmau, 2003).
2.3.1. CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS (BAL)
Dentro de este grupo se agrupan las especies de los géneros Lactococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Bifidobacterium y Pediococcus, estas se caracterizan por producir grandes cantidades de ácido láctico, son anaerobias, poseen proteasas y peptidasas que son liberadas por lisis al queso, teniendo relación directa con el sabor (García, et al., 2004).
16
Homofermentadores u homolácticas: convierten la glucosa (dos moles por molécula de glucosa fermentada) por la vía metabólica Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) en ácido láctico. En este grupo están los géneros Lactococcus, Pediococcus, Streptococcus,
Tetragenococcus, Vagococcus y algunos Lactobacillus.
Heterofermentadores o heterolácticas: convierten la glucosa (una mol por molécula de glucosa fermentada) por la vía EMP, o por el proceso llamado Entner-Doudoroff en ácido láctico, etanol y CO2. Dentro de este grupo se consideran las especies Carnobacterium, Leuconostoc,
Oenococcus y Weissella.
2.3.2. FUNCIÓN DE BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS EN PRODUCTOS LÁCTEOS
De acuerdo con Ramírez, Rosas, Velásquez, Ulloa, & Arce (2011), las bacterias acido lácticas cumplen con funciones específicas en los productos lácteos como:
Producción de ácido
Inhibición de microorganismos indeseables
Reducción de riesgos higiénicos
Coagulación de la leche
Sinéresis del lactosuero
17 2.3.3. BACTERIAS ÁCIDO LÁCTICAS EN LA ELABORACIÓN DE QUESO
Según Roy (2005), los cultivos iniciadores utilizados en la industria láctea como
Lactococcus, Lactobacillus termófilos o Estreptococcus se adicionan con el fin de conseguir acidificación, textura y sabor en los productos lácteos.
De acuerdo con Martín (2008), los microorganismos presentes en el queso se dividen en dos grupos cultivos iniciadores y no iniciadores.
Cultivos iniciadores: Se encuentran de forma natural en la leche o por adición intencional intervienen en la producción de ácido láctico y contribuyen con la proteólisis, cumplen un papel secundario en la maduración del queso, dentro de este grupo están las especies de
Lactobacilos como: Lb. helveticus y Lb. delbrueckii, al inicio de la fermentación están en un 109 ufc/g, pero esta cifra disminuye durante el
tiempo de maduración hasta el final de la vida útil del queso.
Cultivos no iniciadores: Lo conforman bacterias que no intervienen de manera directa en la acidificación y son de gran importancia en la maduración de los quesos: Lb. casei, Lb, paracasei, Lb. rhamnosus, Lb. plantarum, Lb. fermentum, Lb. brevis, Lb. buchneri, Lb. curvatus, Lb.
acidophilus o Lb. pentosus están al inicio de la fermentación en cifras menores de entre 102 y 103 ufc/g y se incrementan durante la
maduración del queso hasta llegar a cifras de 107 y 108.
2.3.3.1. Cultivos DVS
18 viable durante el tiempo de almacenamiento, entre estas mezclas se encuentran:
S. thermophilus y Lb. acidophillus
S thermophilus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus (estas no son consideradas probióticos debido a que no son de origen humano y no se proliferan en el intestino) y Lb. Acidophilus
S. thermophilus, Lb. Acidophilus y Bifidobacteria
Felis & Dellaglio (2009), consideran que el Streptococcus thermophilus y
Lactococcus lactis son bacterias utilizadas para la fermentación de productos lácteos, aunque no son probióticos se considera como vehículos de cepas probióticas.
Hernández (2003) y Zambrano (2010), mencionan que se adiciona este tipo de cultivos iniciadores con la finalidad de obtener una mayor cantidad de ácido láctico, el mismo que favorece el proceso de coagulación al momento de agregar el cuajo (renina) a la leche y además influye en la textura, sabor, aroma y vida útil de los quesos. En la elaboración de quesos de pasta blanda como el queso fresco se utilizan bacterias lácticas homofermentativas mesófilas, de acidificación rápida, compuestos de Lactococcus lactis, spp. lactis
y Lactococcus lactis, spp. cremoris combinados con fermentos para yogurt. Estas bacterias impiden el desarrollo de bacterias no deseables por competencia por los sustratos del medio, además promueven la acción del cuajo y la sinéresis.
19 Tabla 5. Bacterias lácticas usadas en la elaboración de quesos
Bacterias termófilas Bacterias mesófilas Streptococcus thermophilus Lactococcus lactis subsp.
Lactis
Lactobacillus delbruecki subsp. Bulgaricus
Lactococcus lactis subsp. Cremoris
Lactobacillus delbruecki subsp. Lactis
Lactococcus lactis subsp. Lactis biovar. Diacetylactis
Lactobacillus helveticus Leuconostoc mesenteroides subsp. Cremoris
Lactobacillus paracasei
Lactobacillus plamtarum
(Reinheimer & Zalazar, 2006)
2.3.4. BACTERIAS (BAL) Y LA PRODUCCIÓN DE BACTERIOCINAS
Las BAL, favorecen a la protección del queso, no solo porque al generar ácido láctico, disminuyen el pH, limitando el crecimiento de microorganismos patógenos, además, por la producción de bacteriocinas. Las cepas de
lactococcus y Lactobacillus, poseen actividad bactericida frente a patógenos (Ortega, Marcos, Mateos, Requejo, & Serra, 2002).
Las bacteriocinas “Son compuestos sintetizados ribosomalmente producidos por bacterias con el fin de inhibir el crecimiento de otras bacterias.” (Camargo,
Gómez, & Salazar, 2009).
La nisina es la bacteriocina más representativa, fue aislada de la bacteria acido láctica Lactococcus lactis ssp. Lactis, es la única reconocida por la FDA con la categoría GRAS (Generally Recognized As safe), por lo que se la utiliza en la conservación de alimentos para evitar la proliferación de microorganismos patógenos en especial en el yogurt (Monroy, et al., 2009).
20 reemplazando a los químicos. Son proteínas que al biodegradarse no forman compuestos secundarios (González, Gómez, & Jiménez, 2003).
2.4. ALIMENTOS FUNCIONALES
La normativa ecuatoriana define como “Alimento natural o procesado que siendo parte de una dieta variada y consumido en cantidades adecuadas y de
forma regular, además de nutrir tiene componentes bioactivos que ayudan a las
funciones fisiológicas normales y/o que contribuyen a reducir o prevenir el
riesgo de enfermedades.” (INEN 2587, 2011).
Grimm & Biesalski (2007) definen que es “Todo alimento modificado o ingrediente de un alimento que pueda proporcionar un beneficio para la salud
más allá del que aportan los nutrientes tradicionales”.
21 Tabla 6. Propiedades de los alimentos Funcionales
Función digestiva Función antioxidante Metabolismo de macronutrientes Aparato Cardiovascular Función cognitiva Modificación y
equilibrio de la micro flora colónica Protección contra la oxidación y formación de radicales libres
Mejora de la resistencia a la
insulina
Homeóstasis de
Lipoproteínas Cognición
Inmunidad Defensa frente al envejecimiento celular Rendimiento óptimo de actividad física Integridad Endotelial Estado de ánimo Incremento de la biodisponibilidad nutrientes Mantenimiento
del peso Antitrombogénesis
Instintos apetito/saciedad Mejora de tránsito intestinal Composición corporal (grasa)
Nivel de estrés emocional
Proliferación celular
Fermentación
de sustratos
(Vásquez, et al., 2005)
2.4.1. ALIMENTOS FUNCIONALES FOSHU
Durán & Valenzuela (2010) definen como “Alimentos que contienen ingredientes con funciones específicas para la salud y cuyo mensaje o
alegación saludable ha sido aprobada acerca de sus efectos fisiológicos en el
cuerpo humano.”
22 2.4.2. PROBIÓTICOS
Se definen como “Microorganismos vivos que ingeridos en cantidades adecuadas producen efectos beneficiosos para la salud que se añaden a su
valor puramente nutricional.” (Ortega, et al., 2002).
Eli Metchnikoff (citado en Hernández, 2010) en 1907 afirma que “La dependencia de los microorgasnimos intestinales con respecto a los alimentos
hace posible adoptar medidas para modificar la microbiota de nuestro
organismo y sustituir los microbios nocivos por microbios útiles”.
También, “Un suplemento ditetético a base de microbios vivos que afecta
beneficiosamente al animal huésped mejorando su equilibrio intestinal.”
(FAO/OMS, 2001).
La OMS (citado en Ramírez et al., 2011) define que “Son cultivos puros, o mezcla de de cultivos de microorganismos vivos, que aplicados al hombre y los
animales en cantidades adecuadas aportan con efectos benéficos al huésped
mejorando las propiedades de la microflora nativa.”
Rodríguez (2006) y Hernández (2010), indican que las especies que mas se utilizan son las bacterias del grupo acido lacticas (BAL) entre estas están algunas especies del género Lactobacillus y las Bifidobacterias, ambas son consideradas (GRAS), debido a que mantienen el equilibrio del tracto gastrointestinal, ademas de que ayudan a una mejor conservacion de los alimentos que las contienen. La mejor via de suministro es a travez de productos fermentados como el yogurth.
El nivel mínimo viable de microorganismos probióticos en los alimentos para que sea considerado funcional desde su elaboración y almacenamiento hasta la vida útil será, de 105 a 106 ufc/g y la ingesta aconsejada para que estos
microorganismos se encuentren viables y puedan resistir los acidos del aparato gastro intestinal es de 300 a 400 gr o de 107 a 1010 ufc/g (Reinheimer &
23 De acuerdo con Hernández (2003), para que los probióticos se mantengan viables en el intestino deben inocularse en una concentración mayor a 109
ufc/ml, además de que las condiciones de preparación del producto deben ser óptimas durante el proceso de elaboración. Hinestroza, Córdoba, López & Malo (2008), indican que estos cultivos pueden adicionarse al inicio o final de la fermentación y deben mantenerse viables durante la fermentación y almacenaje hasta el final de la vida útil del producto.
2.4.2.1. Consideraciones ecológicas de la flora intestinal
De acuerdo con Rodríguez (2006), la fermentación de los carbohidratos no digeridos es la mayor fuente de energía para los microorganismos de la microflora intestinal. Las bacterias acido lácticas son las fermentadoras más eficaces, este proceso tiene lugar en el colón proximal. Estas bacterias cumplen un rol importante en la síntesis de vitaminas, la absorción de minerales (fósforo, calcio, magnesio, hierro) y la eliminación de compuestos tóxicos. Los probióticos tienen su origen en el aparato digestivo de los seres vivos, alrededor de 400 especies, en menor proporción están en el estómago con una cantidad de 103 ufc/ml de jugo gástrico, pero aumentan su población
durante su tránsito por el intestino hasta llegar al colón en donde hay una población de 1012 ufc/ g. En el colon se encuentran células bacterianas en un
número diez veces superior al de las células de los tejidos de todo el cuerpo humano.
24 2.4.2.2. Mecanismo de acción de los Probióticos
Se conoce que los microorganismos Probióticos, ejercen su acción sobre el equilibrio de la microflora intestinal. No obstante, el conocer el comportamiento de estos microorganismos, ha permitido determinar diferentes mecanismos de acción, como se describe en la Tabla 7 (Arribas, Rodríguez, Camuesco, Zarzuelo & Gálvez, 2008).
Tabla 7. Principales Mecanismos de Acción de los Probióticos
Acción Mecanismo Ejemplo
Prevención de la colonización por microorganismos patógenos Bloqueo de receptores específicos (adherencia) y competencia por nutrientes
L. rhamnosus GG, L. plamtarum, S.
boulardii Actividad Antimicrobiana Producción de sustancias con acción antimicrobiana (H2O2, bacteriocinas, ácidos orgánicos)
L. rhamnosus GG, S. boulardii
Inmunomoduladora
Regulación de la respuesta inmunitaria tumoral y celular
L. rhamnosus GG, L. acidophilus, Bifidobacterium
spp., L. reuteri
Actividad enzimática
Disminución en la actividad de
enzimas asociadas con la
síntesis de lactosas, etc.
S. thermophylus, Lactobacillus spp., Bfidobacterium spp,
25 2.4.2.3. Características
De acuerdo con Amores, et al. (2004), una de las principales características de estos microorganismos es que han sido aislados del tracto intestinal de individuos sanos y que han sido nuevamente dosificados a través de leches fermentadas como el yogurt, Kefir, entre otros.
En la Figura 1 se menciona las principales características que deben poseer los Probióticos.
Figura 1. Características de los Probióticos
(Rodrigo, 2009)
2.4.2.4. Beneficios de los Probióticos para la salud
Según Ortega, et al., (2002), los beneficios más reconocidos de los probióticos son:
Atenuación de la intolerancia a la lactosa
Efectos preventivos y terapéuticos contra la diarrea
Infección por Helicobacter pylori
No producir infecciones en el
huésped
Toleradas sistema inmunitario local
Adherirse a la mucosa intestinal
Colonizar un segmento del
intestino Resistentes a los
ácidos del estómago Potenciar el sistema inmunitario Producción de sustancias de acción trófica sobre el epitelio Sinérgicas con la
microflora endógena normal
26
Reducción de Estreñimiento y tiempo de tránsito
Efectos sobre el sistema inmunológico
Reducción del colesterol plasmático
Prevención de Enfermedad intestinal inflamatoria
Prevención del cáncer de colon
Castro & Rovetto (2006), citan que hay estudios que demuestran que las bacterias acido lácticas inhiben el crecimiento de esta bacteria patógena reduciendo la actividad de la enzima ureasa necesaria para que esta bacteria permanezca en el medio acido del estómago. Los estudios evidencian que las combinaciones de cepas de Lactobacillus spp, S. boulardii, Streptococcus spp
y Bifidobacterium spp mejoran enfermedades crónicas del intestino grueso y delgado como son la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa.
27 Tabla 8. Probióticos con efectos beneficiosos para la salud demostrados
mediante ensayos clínicos en humanos
Probiótico Relevancia Clínica
L. acidophilus LC1
Adherencia a células intestinales humana, mejora de microflora y del
sistema inmune.
L. acidophilus NCFO1748
Tratamiento de constipación, previene diarrea por radioterapia.
L. acidophilus NFCM
Tratamiento de intolerancia a la lactosa, producción de
bacteriocinas.
L. casei Shirota Aumenta microflora intestinal, control cáncer de vesícula.
L. rhamnosus GG Tratamiento y prevención de diarrea
(rotavirus, antibióticos), acción antagonista
B. bifidum Tratamiento y prevención de diarrea
(rotavirus, virus) aumenta microflora intestinal.
L. reuteri Tratamiento de diarrea (rotavirus),
aumenta microflora intestinal.
S. boulardii Tratamiento de diarrea (antibióticos) y colitis por C. dificile
E. coli estirpe Nissle Papel en la remisión de la enfermedad inflamatoria intestinal.
L. plantarum Mejora de síntomas del síndrome de
colon irritable.
L. acidophilus Prevención por vaginitis por
Candida. (Astiasarán, et al., 2003)
2.4.2.5. Requisitos de selección de Probióticos
De acuerdo con la Norma NTE 1334 (INEN, 2011) & Reinheimer & Zalazar (2006) declaran que los microorganismos probióticos para que cumplan con una mejor función digestiva deben cumplir con los siguientes requisitos:
28
Ser capaces de resistir los ácidos biliares y jugos gástricos del tracto intestinal
Capacidad de adherencia a la mucosa intestinal
Capacidad de colonizar el intestino
Sobrevivir durante el tiempo de vida útil del producto que lo contiene
Poseer nivel GRAS: Siglas que representan que la cepa a utilizar es segura para el huésped, sin provocar reacciones adversas en él
Producción de sustancias antimicrobianas: bacterias como el
Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei y algunas especies de
Bifidobacterias, debido a la producción de ácido láctico y ácido acético, inhiben el crecimiento de microorganismos patógenos en el tracto intestinal
Actividad B-galactosidasa: La falta de este produce una intolerancia a la lactosa, por lo tanto será de gran importancia al momento de utilizar cepas probióticas en la elaboración de productos
2.4.2.6. Manejo de Probióticos en los alimentos
Según Lee & Salminen (2009), hay cinco puntos importantes a tomar en consideración para manejar probióticos a los alimentos:
1. Seleccionar un Probiótico compatible con la clase o tipo de producto a elaborar.
2. Condiciones de proceso que sean compatibles y que garanticen el crecimiento y supervivencia de los probióticos.
29 4. Las condiciones de empacado y almacenamiento sean las óptimas para
la supervivencia y viabilidad del Probiótico
5. Asegurarse que la adición del Probiótico no cause impactos negativos en el sabor y textura del producto
2.4.2.7. Evaluación de los Probióticos en el etiquetado de alimentos
El comité de expertos de la FAO/WHO (2002) determina los siguientes criterios para el etiquetado de alimentos probióticos:
Contenidos del género y la especie de Probióticos a utilizar
Número mínimo de bacterias viable al final del tiempo de vida útil del producto.
Condiciones adecuadas de almacenamiento
Porción sugerida para administrar la dosis efectiva de Probióticos en la relación con las propiedades saludables.
Datos de contacto para información del consumidor
Los expertos proponen la importancia de que los Probióticos que se utilizan en los alimentos deben ser capaces de sobrevivir una vez consumidos para lograr una mayor efectividad de las bondades de estos microorganismos en el huésped.
2.4.2.8. Factores que afectan la viabilidad de los Probióticos en los alimentos
30
pH (proceso de fermentación)
Oxígeno disuelto (Bifidobacterias)
Interacciones antagónicas entre especies
Composición química del medio de cultivo
Concentración final de azucares
Momento oportuno para agregar el cultivo
Temperatura y duración de la fermentación
Condiciones de almacenamiento del producto
2.4.2.9. Microorganismos utilizados como agentes Probióticos
Agente Probiótico
Se define como “El suplemento alimenticio de microorganismos vivos, que de modo beneficioso afecta al organismo que los ingiere al mejorar el equilibrio
microbiano intestinal.” (Bello, 2000).
De acuerdo con Corrales, Henderson, & Morales (2007), dentro de las especies de los géneros reconocidos como probióticos están las cepas de
31 Tabla 9. Microorganismos Probióticos
Lactobacilos Bifidobacterias Otras bacterias
Lactobacillus acidophilus Bifidobacterium
bifidum Streptococcus salvarius thermophilus
L. acidophilus LCI B. longum Lactococcus lactis lactis
L. acidophilus NCFB 174B B. infantis L. lactis cremoris
L. plantarum B. breve Enterococcus faecium
L.casei B. adolescentes Leuconostoc mesenteroides
dextranicum
L. casei Shirota Propionibacterium freudenreichii
L. rhamnousus (estirpe
GG) Escherichia coli
L. brevis Levaduras
L. delbrueckii bulgaricus Saccharomyces boulardii
L. fementum
L. helveticus
(Astiasarán, et al., 2003)
2.5. QUESOS PROBIÓTICOS
2.5.1. ANTECEDENTES
Según Reinheimer & Zalazar (2006), los quesos han sido vehículos para bacterias probióticas por sus características mucho más aprovechables por estos microorganismos que en las leches fermentadas, por lo que se ha hecho estudios sobre su comportamiento y viabilidad en algunas variedades de quesos:
En el año 1995 Gomes y col, estudiaron la viabilidad de las especies
32
En 1998 Gardiner y Col, llevaron a cabo un ensayo para elaborar queso Cheddar con el uso de la especie Lactobacillus paracasei. Demostraron que después de 8 meses de maduración el microorganismo continuaba viable en el producto final aportándole atributos de aroma, textura y sabor al mismo.
Para el año de 1998 Gobbetti y Col, señalan que para la elaboración de queso de pasta blanda Crescenza, tradicionalmente fabricado en Italia, se lo elaboró siguiendo el proceso normal y se utilizó como cultivo iniciador Streptococcus thermophilus en conjunto con Bifidobacterium bifidum y Bifidobacterium longum. Después de 14 días a 4 °C continuaban siendo viables en el queso.
De acuerdo con Vinderola, Prosello, Ghiberto & Reinheimer (2000), los ensayos realizados para determinar la viabilidad de probióticos Bifidobacteria,
Lactobacillus acidophilus y Lactobacillus casei en un queso fresco argentino, en donde la incorporación de cultivos mixtos de distintas cepas de Bifidobacterium y Lactobacillus acidophilus, generó resultados con una viabilidad de los dos microorganismos en 106 hasta 108 ufc/g hasta después de 30 días.
2.5.2. VIABILIDAD DE PROBIÓTICOS EN QUESERÍA
Obando, Brito, Schöbitz, Báez, & Horzella (2010), mencionan que el queso fresco ofrece ventajas como vehículo de microorganismos probióticos, debido a que no requieren de un tiempo de maduración, tienen menor vida útil, alta actividad de agua, bajo contenido de sal, bajo pH, mayor contenido graso que recubre y protege a estos microorganismos favoreciendo su resistencia y viabilidad durante el almacenamiento hasta el final del tiempo de vida del alimento y su resistencia y desarrollo en el intestino.
33 protege a estos microorganismos de los jugos gástricos (HCl y bilis) en su paso por el sistema gastrointestinal (Roy, 2005; Reinheimer, 2008).
2.6. GÉNERO
Lactobacillus
De acuerdo con Stefe, Ribeiro & Ribeiro (2008), son Gram positivos, fermentan la glucosa produciendo ácido láctico, no forman esporas, tienen forma bacilar o cocobacilar, anaerobios, este género está conformado por alrededor de 56 especies reconocidas, las más utilizadas dentro de este género son
Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamonosus, Lactobacillus casei.
2.6.1. GENERALIDADES
Cabezas (2009), refiere que se consideran benéficas debido a que producen vitamina K, lactasa y sustancias antimicrobianas que ayudan evitar el riesgo de infecciones en el huésped, se las encuentra en el intestino delgado y la vagina humana. Forman parte de la cavidad oral humana, vegetales fermentados, productos lácteos o carnes (Prado, 2010; Collado, 2004).
De acuerdo con Zambrano (2010), a este género se lo puede encontrar en la leche en donde realizan actividades como:
Proteólisis: Por acción de enzimas proteolíticas degradan la caseína.
34
Metabolismo de la lactosa: Por la acción de enzimas b- galactosidasas, glicolasas y lactato deshidrogenasas, producen ácido láctico.
Producción de bacteriocinas: Proteínas propias de cada especie para inhibir el crecimiento de otros microorganismos en el medio.
Producción de sustancias antagonistas: Como del peróxido de hidrógeno que inhibe a las bacterias Gram negativas y tiene efecto bacteriostático en las gram positivas; CO2 inhibe el crecimiento de bacterias aerobias Gram-negativas y el diacetilo inhibe el crecimiento de levaduras, bacterias gram positivas y negativas; y la síntesis de vitamina B.
Las especies de este género se pueden desarrollar a temperaturas entre los 2 °C y 53 °C, siendo la temperatura óptima de crecimiento de 30 °C a 40 ºC, a un pH de 5.5 y 6.2, la viabilidad de estos microorganismos se reduce al llegar a medios pocos ácidos, alcalinos (Macedo, Luchese, Guerra, & Barbosa, 2008; Collado, 2004).
De acuerdo con Collado (2004), para el crecimiento y desarrollo de
35 2.6.2. LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS
Lactobacillus acidophilus es un microorganismo Gram positivo, micro aerofílico homofermentativo produce ácido láctico y peróxido de hidrógeno, aerotolerante, es catalasa y oxidasa negativo, fermenta carbohidratos como: glucosa, galactosa, maltosa, sucrosa y la lactosa a lactato, su principal hábitat es en el intestino delgado y en las heces de lactantes, adultos y de animales (Guerrero, 2005; Zambrano, 2010).
Prado (2010), describió que esta bacteria está presente en el tracto gastrointestinal en compañía de otros microorganismos patógenos, por lo que se genera un ambiente de competencia por los nutrientes del medio para lo que esta bacteria produce bacteriocinas.
Según Molina (2008) y Prado (2010), la temperatura máxima para su desarrollo está entre los 43 °C a 48 °C con una temperatura óptima de 37 °C, a 20 °C no se registra crecimiento. Crece en medios ácidos de pH 4-5 o menores hasta 3.5.
Lactobacillus acidophilus resiste los ácidos estomacales y biliares, sobrevive en un 2 y 5 % en el tracto gastrointestinal a diferencia del género Bifidobacterium
que es menos acido-tolerante y su concentración en el colón está entre el 106
-108 ufc/ml (Molina, 2008; Mercanti, 2007).
De acuerdo con Zambrano (2010), el Lactobacillus acidophilus por su acción antimicrobiana limita el crecimiento de microorganismos patógenos como
Escherichia coli, Shigella, Lysteria monocytogenes y Salmonella.
2.6.2.1. Lactobacillus acidophilus: Bondades y Beneficios
Silva & Verdalet (2003) y Guerrero (2005), señalan que entre los beneficios del
Lactobacillus acidophilus se destacan:
36
Balance de la flora intestinal
Reducción de enzimas fecales
Prevención de diarreas
Prevención del cáncer de colon
Control inflamación intestinal
2.6.2.2. Aplicaciones tecnológicas en la elaboración de quesos
Al realizar una investigación para determinar la viabilidad de diferentes microorganismos considerados probióticos: L. casei, Bifidobacterium BB-12 y L. acidophilus, este último registra un alto conteo hasta pasados los 21 días y una menor reducción durante el almacenamiento del queso cottage (Obando, et al., 2010).
Reinheimer (2008), menciona que entre los productos probióticos que se han desarrollado recientemente se destaca el queso fresco Bioqueso Ilolay Vita, elaborado con una selección de cepas probióticas (Bifidobacterium bifidum,
Lactobacillus acidophilus y Lactobacillus paracasei) obteniendo al final del ensayo un queso con características potencialmente funcionales para el sistema inmune. El autor destaca que la viabilidad del Lactobacillus acidophilus
almacenado en refrigeración por 60 días no disminuyó significativamente pasando de un valor de 107 a 106 ufc/g, con un queso con un pH de 5.2.
Buriti, da Rocha, & Saad (2005), encontraron que al realizar un ensayo para elaborar “Minas queso fresco” (Origen Brasileño) con la adición de
Lactobacillus acidophilus el Probiótico se mantuvo viable en un 106 ufc/g a los
37
3. METODOLOGÍA
La elaboración del queso fresco con probióticos se realizó en la Planta de lácteos “PROLAM” ubicada en el Lasso-Cotopaxi a 2850 msnm. La leche utilizada proviene de pequeños productores del Sector. Se utilizaron: Cultivo Probiótico (Lactobacillus acidophilus LA-5) y Cultivo iniciador (Lactococcus lactis spp. lactis y Lactococcus lactic spp. cremoris) marca CHR- Hansen. Detalle de cultivos se encuentra en los Anexos I y II respectivamente.
3.1. CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA (LECHE)
PARA ELABORAR QUESO CON PROBIÓTICOS
Una vez receptada la leche en la planta procesadora, se procedió a realizar pruebas físico-químicas y microbiológicas para determinar la calidad de la leche al inicio del proceso de elaboración del queso fresco.
3.1.2. PRUEBAS FÍSICO-QUIMICAS
3.1.2.1. Determinación de densidad
38 3.1.2.2. Determinación del pH
Para la medición se utilizó un potenciómetro calibrado, se siguió el procedimiento descrito por Zambrano (2010). Los valores o rangos aceptables son de 6.5 a 6.7 en leche cruda (aceptable para el proceso de elaboración).
3.1.2.3. Determinación de acidez titulable
Expresada como porcentaje de ácido láctico presente en la leche mínimo 0.13 y máximo 0.17. Para realizar el análisis, se procedió con lo establecido en la NTE INEN 0013, 1984.
3.1.2.4. Prueba de Alcohol
Para realizar el análisis se siguió el procedimiento descrito en la NTE INEN 1500, 2011.
La leche cruda no se coagulará por la adición de un volumen igual de alcohol neutro al 68%, el resultado deberá ser reportado como negativo NTE 009 (INEN, 2012).
3.1.3. CONTROL MICROBIOLÓGICO (TIEMPO DE REDUCCIÓN DE AZUL DE METILENO)
39 Tabla 10. Tiempo de Reducción de azul de Metileno
Categoría Tiempo de Reducción de azul de metileno (TRAM)
Contenido de microorganismos mesófilos (ufc/cm3)
A (Buena) Más de 5 horas Hasta 5x105
B (Regular) De 2 a 5 horas Desde 5x105 hasta 1,5x106
C (Mala ) De 30 min. a 2 horas Desde 1.5x106 hasta 5x106
D (Muy mala) Menos de 30 min Más de 5x106
(NTE INEN 009, 2008)
3.2. ELABORACIÓN DEL QUESO FRESCO CON PROBIÓTICO
Para la elaboración del producto se utilizó leche cruda entera, que fue sometida a las pruebas de andén establecidas en el punto 3.1.
En la Tabla 11, se presenta el esquema de la variable en estudio.
Tabla 11. Esquema del experimento para la elaboración de Queso fresco con probióticos (Lactobacillus acidophilus LA-5)
Variable
P1 P2
Cepa mixta: Probiótico + C.
iniciador
40 3.2.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL QUESO
FRESCO CON PROBIÓTICO
Se pasteurizó 70 L hasta alcanzar los 65 °C por 30 minutos.
Se disminuyó la temperatura hasta alcanzar los 43 ºC.
En P1 (Cepa mixta) y P2 (Cepa pura) cuando se registró 43 ºC se procedió a inocular cultivo Probiótico DVS (Lactobacillus acidophilus LA-5). Para el tratamiento P1, cuando la leche alcanzó los 40 ºC se añadió cultivo iniciador mesófilo (Lactococcus lactis spp. lactis y cremoris). La inoculación de cultivos se realizó de acuerdo a las indicaciones del fabricante.
Cuando la temperatura alcanzó los 38 ºC, se procedió a añadir el cuajo, previamente diluido en 75 ml de agua destilada en relación con el peso de la leche 70 L.Se dejó en reposo por 45 minutos.
Se realizó el corte de cuajada en forma horizontal, vertical y viceversa con liras previamente desinfectadas y afiladas para que el corte de la cuajada sea más firme. Se hizo el corte en cubos de 1.5 cm aproximadamente, luego de cortado se deja reposar por 5 minutos.
Se realizó un primer desuerado, se tomó una tercera parte del volumen inicial de leche (30 %).
Se adaptó al proceso de elaboración, el escaldado de la cuajada, con la intención de mantener la temperatura en los 37 a 38 ºC para conservar la supervivencia del Probiótico. Se procedió a lavar con agua purificada a una temperatura de escaldado de 45 ºC en relación a la misma cantidad de suero retirado por los bordes de la marmita. Se agitó constantemente por 10 a 15 minutos verificando el estado de la cuajada.
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Se añadió el 1.45 % de sal con relación al peso de la leche, se agitó por 10 minutos para que se impregne en la cuajada y se pueda eliminar mayor cantidad de suero.
Con la ayuda de coladores se colocó en moldes de acero inoxidable hasta llenarlo y se prensó poniendo el doble de peso sobre los quesos para hacer presión por dos horas, pasado este tiempo se dio la vuelta y se dio mayor presión que en la anterior prensada para poder eliminar el suero restante en el queso por un tiempo de 1 a 2 horas.
El empacado se lo realizó en fundas al vacío para mantener el producto en mejores condiciones. Se almacenó a 4 ºC.
El proceso se repitió por segunda vez para cada tratamiento.
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Leche
43 ºC (P1)
40 ºC (P2)
70 g. cuajo/75ml a. destilada
30 % v. inicial
Agua purificada 45 ºC
40% v. inicial
1.5 % sal
Al vacío
Figura 2. Esquema del proceso de Elaboración del queso fresco con Probióticos
Pasteurización (65 ºC x 30’)
Enfriamiento (43 ºC)
Inoculación
Coagulación (38 ºC x 45’)
Corte Cuajada Primer Desuerado Escaldado Segundo Desuerado Salado Moldeo Prensado (2 horas/ lado)
Empacado
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3.3. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS Y FÍSICO-QUÍMICOS DEL
QUESO FRESCO CON PROBIÓTICOS
Los análisis microbiológicos y físico-químicos (acidez) se los realizó en los Laboratorios LASA y LABOLAB de la ciudad de Quito. La determinación del pH y rendimiento se realizó en la planta procesadora “PROLAM”. Se evaluó los cambios reportados en los quesos P1 y P2 durante el tiempo de vida útil estimado del queso fresco (10 días), sin embargo para determinar la influencia del Probiótico Lactobacillus acidophilus en la calidad microbiológica y físico-química del queso, se realizó el análisis hasta el día 20 de almacenamiento a 4 °C.
3.3.1. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS
Se realizaron las pruebas microbiológicas establecidas en la NTE 1528 (INEN, 2012) para queso fresco no maduro de los quesos obtenidos en cada uno de los tratamientos P1 y P2.
Enterobacterias
Escherichia coli
Staphylococcus aureus
Salmonella
Listeriamonocytogenes
3.3.2. ANÁLISIS ACIDEZ Y PH